JP2023157352A - 界磁子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】界磁子の各磁石を適正に着磁させることのできる界磁子の製造方法を提供する。【解決手段】周方向に異なる磁極を形成する複数の磁石１５を有する回転子１０の製造方法において、第１着磁工程では、着磁装置２０により着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての磁石１５に対して着磁を行う。第２着磁工程では、第１着磁工程の後に、着磁装置２０により第１着磁工程よりも強い着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての磁石１５のうち周方向の所定個数ずつの磁石１５に対して順番に着磁を行う。【選択図】 図１０

Description

この明細書における開示は、界磁子の製造方法に関する。

回転電機において、周方向に異なる磁極を形成するための複数の磁石を有する界磁子では、その製造時に各磁石に対する着磁が行われる。例えば、界磁子において周方向に並んだ状態で配置される全ての磁石に対して一括で着磁を行う手法が知られている（特許文献１参照）。

特開２０２１－４４９１４号公報

界磁子の各磁石を着磁する手法としては、上述した一括の着磁以外に、周方向に並ぶ全ての磁石を複数個ずつに分け、その複数個ずつの磁石ごとに着磁を行うことが考えられる。しかしながら、全ての磁石を複数に分けて着磁を行う場合において、着磁対象となる磁石を含む着磁エリアから漏れ磁束が発生すると、着磁エリア外の磁石が意図しない方向に着磁されてしまい、各磁石において表面磁束密度のバラツキが生じることが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、界磁子の各磁石を適正に着磁させることのできる界磁子の製造方法を提供することを目的とする。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

手段１は、
周方向に異なる磁極を形成する複数の磁石を有する界磁子の製造方法であって、
着磁前の前記複数の磁石を、円環状に並ぶ状態で着磁装置に組み付ける組み付け工程と、
前記着磁装置により着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての前記磁石に対して着磁を行う第１着磁工程と、
前記第１着磁工程の後に、前記着磁装置により前記第１着磁工程よりも強い着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての前記磁石のうち周方向の所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行う第２着磁工程と、
を有することを特徴とする。

磁極ごとに設けられる複数の磁石を有する界磁子においてそれら各磁石の着磁を行う場合に、全ての磁石を所定個数ずつで複数に分け、それら所定個数ずつで磁石の着磁を行うことにより、着磁設備の簡略化が可能となる。ただし、所定個数ずつで磁石の着磁を行う場合には、着磁対象の磁石以外に対する漏れ磁束に起因して、各磁石において表面磁束密度のバラツキが生じることが懸念される。

この点、本製造方法では、２段階で着磁を行うこととした。具体的には、１段階目の着磁として、着磁装置により生じる着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての磁石に対して着磁を行い（第１着磁工程）、その後、２段階目の着磁として、着磁装置により第１着磁工程よりも強い着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての磁石のうち周方向の所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行うようにした（第２着磁工程）。この場合、１段階目の着磁では、比較的弱い着磁磁界により全周着磁が行われ、各磁石に、漏れ磁束に対応する対抗磁束が形成される。また、２段階目の着磁では、比較的強い着磁磁界により漏れ磁束が生じ、着磁対象の磁石と同極の周辺磁石において漏れ磁束による影響が懸念されるが、１段階目の着磁で形成された磁石の対抗磁束により、漏れ磁束による影響が抑制される。これにより、各磁石において表面磁束密度のバラツキが抑制される。その結果、界磁子の各磁石を適正に着磁させることができる。

手段２では、手段１において、前記第１着磁工程では、前記磁石を飽和着磁させる飽和着磁磁界よりも弱い磁界で着磁を行い、前記第２着磁工程では、前記飽和着磁磁界で着磁を行う。

第１着磁工程では、飽和着磁磁界よりも弱い磁界で着磁を行い、第２着磁工程では、飽和着磁磁界で着磁を行うようにした。これにより、各磁石を所望のとおり飽和着磁の状態にすることができる。

手段３では、手段１又は２において、
前記着磁装置は、
前記界磁子に対して対向配置される着磁ヨークと、
前記着磁ヨークにおいて前記界磁子の磁極ごとに設けられる複数の着磁コイルと、
前記複数の着磁コイルに対して電力を供給する電力供給部と、
前記複数の着磁コイルのうち全ての着磁コイルに対して、前記電力供給部から着磁磁界形成のための電力を供給する第１状態と、前記複数の着磁コイルのうち一部の着磁コイルに対して、前記電力供給部から着磁磁界形成のための電力を供給する第２状態とを切り替える切替部と、を有し、
前記第１着磁工程では、前記第１状態とし、全ての前記磁石に対して着磁を行い、
前記第２着磁工程では、前記第２状態とし、前記所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行う。

第１着磁工程では、複数の着磁コイルのうち全ての着磁コイルに対して電力供給部から電力を供給する第１状態にして、全ての磁石に対して着磁を行う一方、第２着磁工程では、一部の着磁コイルに対して電力供給部から電力を供給する第２状態にして、所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行うようにした。この場合、電力供給部による各着磁コイルへの電力の振り分けにより、全ての磁石に対する全周着磁と、その全周着磁よりも強磁界の分割着磁（所定個数ずつの磁石に対する着磁）とを適正に行わせることができる。

手段４では、手段３において、
前記電力供給部は、前記複数の着磁コイルに対して着磁のための電力を供給するコンデンサと、前記コンデンサに対する充電を行う充電部とを有し、
前記第１着磁工程では、前記充電部により前記コンデンサを充電するとともに、当該コンデンサの放電により全ての前記着磁コイルに対して同時期に通電を行い、
前記第２着磁工程では、前記所定個数ずつの磁石に対する着磁ごとに、前記充電部により前記コンデンサを充電するとともに、当該コンデンサの放電により都度の着磁対象に対応する前記着磁コイルに対して通電を行う。

全ての磁石に対する全周着磁では、充電後のコンデンサの放電により、全ての着磁コイルに対して同時期に通電が行われる一方、所定個数ずつの磁石に対する分割着磁では、充電後のコンデンサの放電により、都度の着磁対象（所定個数ずつの磁石）に対応する一部の着磁コイルに対して通電が行われる。これにより、分割着磁において、全周着磁よりも強磁界の着磁を好適に実施することができる。つまり、共通のコンデンサを用いつつも、比較的多数の着磁コイルに対する低電力の通電と、比較的少数の着磁コイルに対する高電力の通電とを好適に実施することができる。そのため、全ての着磁コイルに対して高電力の通電を行う場合に比べて、コンデンサ容量を低くすることができ、着磁設備の簡素化が可能となる。

手段５では、手段３において、前記界磁子は、前記複数の磁石と、それら各磁石を保持する円筒状の磁石保持部材とを有し、前記組み付け工程では、前記着磁ヨークに対する前記磁石保持部材の周方向位置を位置規制部材により規制した状態で、前記複数の磁石を前記着磁装置に組み付ける。

着磁ヨークに対する磁石保持部材の周方向位置を位置規制部材により規制するようにしたため、着磁コイルに対して各磁石を適正位置に組み付けることができる。これにより、分割着磁を行う際において、全ての磁石のうち分割着磁の対象である磁石に対して適正に着磁を行わせることができる。

手段６では、手段１において、前記磁石の径方向の厚みである磁石厚さ寸法Ｄ１と、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２とは、Ｄ１＞Ｄ２×１／２である。

磁石の径方向の厚みである磁石厚さ寸法Ｄ１と、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２とが、Ｄ１＞Ｄ２×１／２である構成では、磁石厚さ寸法Ｄ１が比較的大きいことにより、磁石の着磁に際して強い着磁磁界を要し、強い漏れ磁束が生じることが考えられる。また、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２が比較的小さいことにより、磁極ピッチが短くなり、漏れ磁束の影響が大きくなることが考えられる。例えば極数が多い又は高トルクの回転電機では、漏れ磁束による不都合の懸念が大きくなる。この点、上記のとおり全周着磁と分割着磁とを２段階で行うことにより、極数が多い又は高トルクの回転電機の界磁子であっても好適なる着磁を実現することができる。

手段７では、手段１において、前記磁石は、極異方性磁石である。

磁石において極異方性配向が行われている場合には、分割着磁を行う際において漏れ磁束による磁石磁束密度のバラツキの懸念が大きくなる。この点、上記のとおり全周着磁と分割着磁とを２段階で行うことにより、極異方性磁石を用いる界磁子であっても好適なる着磁を実現することができる。

回転子の概要を示す斜視図。 回転子の横断面図。 磁石の配向方向を示す図。 回転子と着磁装置とを示す図。 分割着磁を行う場合の磁束の状態を示す図。 磁石表面磁束密度の角度分布を示す図。 着磁装置における電気的な構成を示す回路図。 着磁工程の手順を示すフローチャート。 位置規制部材の構成を示す図。 （ａ）は全周着磁を説明するための図、（ｂ）は分割着磁を説明するための図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態における回転電機は、例えば車載の電動装置として用いられるものとなっている。ただし、回転電機は、産業用、船舶用、航空機用、家電用、ＯＡ機器用、遊技機用などとして広く用いられることが可能となっている。

本実施形態に係る回転電機は、アウタロータ式の表面磁石型多相交流モータであり、周知のとおり界磁子としての回転子と、電機子としての固定子とを有している。回転子及び固定子は、相互に径方向に対向するように配置されており、固定子に対して、回転子が回転軸を中心にして回転可能となっている。図示による説明は割愛するが、固定子は、例えば円筒状の固定子コア（バックヨーク）の径方向外側に固定子巻線が組み付けられたティースレス構造の固定子である。ただし、固定子は、固定子コアに設けられた複数のスロットに固定子巻線が巻装されたスロット巻付け構造の固定子であってもよい。

図１は、回転子１０の概要を示す斜視図であり、図２は、回転子１０の横断面図である。

回転子１０は、略円筒状の回転子キャリア１１と、その回転子キャリア１１に固定された環状の磁石ユニット１２とを有している。回転子キャリア１１は、例えば磁性体よりなり、円筒状をなす筒状部１３と、その筒状部１３の軸方向一端側に設けられた端板部１４とを有している。筒状部１３の径方向内側に磁石ユニット１２が固定されている。回転子キャリア１１の軸方向他端側は開放されている。回転子キャリア１１は、磁石保持部材として機能する。

磁石ユニット１２は、回転子１０の周方向に沿って極性が交互に変わるように配置された複数の磁石１５により構成されている。これにより、磁石ユニット１２は、周方向に複数の磁極を有する。磁石１５は、例えば、固有保磁力が４００［ｋＡ／ｍ］以上であり、かつ残留磁束密度Ｂｒが１．０［Ｔ］以上である焼結ネオジム磁石である。

磁石ユニット１２の各磁石１５は、極異方性の永久磁石である。図３に示すように、磁石１５は、磁極中心であるｄ軸側（ｄ軸寄りの部分）と、磁極境界であるｑ軸側（ｑ軸寄りの部分）とで磁化容易軸の向きが相違し、ｄ軸側では磁化容易軸の向きがｄ軸に平行する向きとなり、ｑ軸側では磁化容易軸の向きがｑ軸に直交する向きとなっている。この場合、磁化容易軸の向きに沿って円弧状の磁石磁路が形成されている。要するに、各磁石１５は、磁極中心であるｄ軸の側において、磁極境界であるｑ軸の側に比べて磁化容易軸の向きがｄ軸に平行となるように配向がなされて構成されている。

磁石ユニット１２は、１磁極につき２個ずつの磁石１５を有しており、それら各磁石１５が周方向の側面どうしが当接した状態で設けられている。以下の説明では、１磁極分の磁石１５、すなわち周方向に並ぶ同極の２個の磁石１５を磁極磁石１６とも言う。ただし、磁石ユニット１２において、１磁極につき１個ずつの磁石１５を有する構成であってもよい。

本実施形態では、磁石ユニット１２の製造方法に特徴を有しており、以下にその製造方法について説明する。

磁石ユニット１２の製造時には、まず、精製したネオジム、ホウ素、鉄などの原料を溶解し、合金化する（溶解工程）。次に、溶解工程で得られた合金を粒子状に粉砕する（粉砕工程）。そして、粉砕工程で得られた粉体を金型の中に入れて、磁界中で加圧成形する（成形工程）。この金型での成形により、磁石１５が所定形状に成形される。また、この工程において、磁石１５に、上述したように例えば円弧状に磁化容易軸が配向される。

加圧成形された後、成形物は、焼結され（焼結工程）、焼結終了後、熱処理される（熱処理工程）。熱処理においては何回か加熱冷却が行われる。そして、研削などの機械加工や表面加工が行われる（加工工程）。その後、着磁されることにより（着磁工程）、磁石１５が完成する。

着磁工程では、製造装置としての着磁装置２０を用いて磁石１５を着磁する。以下には、着磁装置２０及び着磁工程について詳しく説明する。まず、着磁装置２０について説明する。図４は、回転子１０と、その回転子１０に組み付けられた着磁装置２０とを示す図である。

着磁装置２０は、電磁石により各磁極の磁石１５を着磁する装置であり、円環状をなし径方向内側に複数のスロット２２を有する着磁ヨーク２１と、各スロット２２に収容された複数の着磁コイル２３とを備えている。着磁ヨーク２１において、スロット２２は、回転子１０の磁極数と同数かつ同ピッチで設けられている。着磁コイル２３は、回転子１０の磁極ごとに設けられ、周方向に隣り合うスロット２２間において導線を複数回巻装することにより構成されている。

回転子１０は、着磁ヨーク２１の径方向外側に配置される。このとき、回転子１０の磁極中心（ｄ軸）と着磁ヨーク２１のスロット２２の周方向中心位置とが一致するように回転子１０が配置される。そして、後述する電源部による通電に伴い各着磁コイル２３に電流が流れることにより、回転子１０の磁極ごとに着磁磁界が発生する。この着磁磁束により、各磁石１５に対して着磁が行われ、回転子１０において周方向に交互に異なる極性の磁極が形成される。

ここで、磁石ユニット１２の各磁石１５に対して着磁を行う手法として、回転子１０の全ての磁石１５を周方向に複数個ずつの磁石１５に区分けし、それら複数個ずつの磁石１５に対して順番に着磁装置２０による着磁を行う手法が考えられる。この手法は、磁極を基準にして言えば、回転子１０の全ての磁極（磁極磁石１６）のうち所定個ずつの磁極（磁極磁石１６）に対して順番に着磁装置２０による着磁を行う手法である。なお、以下の記載では、磁石ユニット１２の全ての磁石１５に対して着磁装置２０により同時に着磁を行う場合と、複数個ずつの磁石１５に対して順番に着磁装置２０による着磁を行う場合とを区別し、前者を全周着磁と称し、後者を分割着磁と称する。

図５は、分割着磁を行う場合の状態を示す図である。図５では、３磁極分の磁極磁石１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを示しており、そのうち２磁極の磁極磁石１６Ａ，１６Ｂを着磁対象として着磁が行われる状態が示されている。なお、図５では、着磁装置２０を図４とは異なる形態で示すが、実質的には同様の構成となっている。

図５では、２つの磁極磁石１６Ａ，１６Ｂに対する着磁を行うべく、Ｓ極用、Ｎ極用の着磁コイル２３がそれぞれ通電される。これにより、着磁対象の磁極磁石１６Ａ，１６Ｂには図示の矢印のごとく着磁磁束が作用する。この場合、各着磁コイル２３の通電により、本来の着磁対象である磁極磁石１６Ａ，１６Ｂに対して着磁磁束が作用することに加え、着磁対象外である磁極磁石１６Ｃに対して漏れ磁束Ｆａが作用する。そして、漏れ磁束Ｆａが生じることに起因して、図６に示すように、各磁極において磁石１５の表面磁束密度にバラツキが生じる。

図５に示すように、磁石１５の径方向の厚みである磁石厚さ寸法Ｄ１と、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２（磁極磁石１６の幅寸法）とが、Ｄ１＞Ｄ２×１／２となる構成が考えられる。なお、幅寸法Ｄ２は、例えば磁極磁石１６における径方向中心位置での幅寸法、又は磁極磁石１６における径方向内側端部若しくは径方向内側端部での幅寸法である。この構成では、磁石厚さ寸法Ｄ１が比較的大きいことにより、磁石１５の着磁に際して強い着磁磁界を要し、強い漏れ磁束Ｆａが生じることが考えられる。また、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２が比較的小さいことにより、磁極ピッチが短くなり、漏れ磁束Ｆａの影響が大きくなることが考えられる。例えば極数が多い又は高トルクの回転電機では、漏れ磁束Ｆａによる不都合の懸念が大きくなる。

本実施形態では、回転子１０の製造時において、２段階で着磁を行うこととしている。具体的には、１段階目の着磁として、着磁装置２０により生じる着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての磁石１５に対して着磁を行い（第１着磁工程）、その後、２段階目の着磁として、着磁装置２０により第１着磁工程よりも強い着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての磁石１５のうち周方向の所定個数ずつの磁石１５に対して順番に着磁を行うようにしている（第２着磁工程）。以下にその詳細を説明する。

図７は、着磁装置２０における電気的な構成を示す回路図である。図７に示すように、着磁装置２０は、交流電源３１と、充電回路３２と、昇圧回路３３と、整流回路３４と、コンデンサ３５と、第１スイッチ３６と、複数の第２スイッチ３７と、制御装置４０とを備えている。

交流電源３１には、充電回路３２を介して昇圧回路３３が接続されており、充電回路３２により、交流電源３１から昇圧回路３３へ交流電力が出力される状態と出力されない状態とが切り替えられる。なお、交流電源３１は外部電源であってもよい。昇圧回路３３には、整流回路３４が接続されている。昇圧回路３３は、交流電源３１から供給された交流電力の電圧を昇圧し、整流回路３４に出力する。整流回路３４には、コンデンサ３５が接続されている。整流回路３４は、昇圧回路３３から入力した交流電力を直流に変換し、コンデンサ３５を充電する。コンデンサ３５は、例えば数１０００Ｖの電圧に充電される。

複数の着磁コイル２３は直列接続されており、その複数の着磁コイル２３に並列にコンデンサ３５が接続されている。各着磁コイル２３は、コンデンサ３５の放電により通電される。コンデンサ３５と着磁コイル２３との間の電気経路には、当該電気経路の通電及び通電遮断を切り替えるための第１スイッチ３６が設けられている。また、各着磁コイル２３の両端には短絡経路が設けられ、それら各短絡経路にはそれぞれ第２スイッチ３７が設けられている。

本実施形態では、コンデンサ３５が、各着磁コイル２３に対して電力を供給する電力供給部に相当する。また、交流電源３１、充電回路３２、昇圧回路３３及び整流回路３４が、コンデンサ３５に対する充電を行う充電部に相当する。

制御装置４０は、充電回路３２を操作し、交流電源３１から昇圧回路３３へ交流電力が出力される状態と出力されない状態との切り替えを行う。この場合、交流電源３１から昇圧回路３３へ交流電力が出力されることで、コンデンサ３５が充電される。また、制御装置４０は、各スイッチ３６，３７のオンオフを制御する。この場合、第１スイッチ３６がオンされ、かつ少なくとも１以上の第２スイッチ３７がオフ状態で維持されることで、所定の着磁コイル２３に対してコンデンサ３５からの通電が行われる。

本実施形態では、磁石ユニット１２の着磁に際し、全ての着磁コイル２３を通電状態として全ての磁石１５を同時に着磁する全周着磁と、一部の着磁コイル２３を通電状態として複数個ずつの磁石１５を順番に着磁する分割着磁とを実施可能としており、いずれの着磁が行われるかに応じて各スイッチ３６，３７のオンオフを制御する。

この場合、全周着磁を行う際には、制御装置４０は、第１スイッチ３６をオンするとともに、全ての第２スイッチ３７をオフする。これにより、全ての着磁コイル２３に対して通電が行われる（第１状態に相当）。

一方、分割着磁を行う際には、制御装置４０は、第１スイッチ３６をオンするとともに、全ての第２スイッチ３７のうち一部の第２スイッチ３７のみをオンする。これにより、全ての着磁コイル２３のうち一部の着磁コイル２３に対して通電が行われる（第２状態に相当）。具体的には、例えば図７の全ての着磁コイル２３のうち着磁コイル２３Ａのみを通電させる場合には、第１スイッチ３６をオンするとともに、全ての第２スイッチ３７のうち着磁コイル２３Ａに対応する第２スイッチ３７のみをオフし、他の第２スイッチ３７を全てオンする。これにより、着磁コイル２３Ａだけに通電が行われる。制御装置４０が、第１状態と第２状態とを切り替える切替部に相当する。

本実施形態では、周方向に隣り合う２つずつの着磁コイル２３をそれぞれ１組として全ての着磁コイル２３を区分けし、それらを順番に着磁する。図７の構成では、２つずつの着磁コイル２３に対してそれぞれ第２スイッチ３７が設けられていてもよい。なお、分割着磁において１回の着磁の対象となる着磁コイル２３は、少なくとも１以上であり、かつ全数の１／２であるとよい。

ここで、全周着磁を行う場合には、コンデンサ３５の充電電力が全ての着磁コイル２３に供給されるのに対し、分割着磁を行う場合には、コンデンサ３５の充電電力が全ての着磁コイル２３のうち特定の着磁コイル２３だけに供給される。そのため、全周着磁を行う場合には、着磁コイル２３ごとの印加電圧が比較的低くなり、比較的弱い磁界で各磁石１５の着磁が行われる。これに対して、分割着磁を行う場合には、着磁コイル２３ごとの印加電圧が比較的高くなり、比較的強い磁界で各磁石１５の着磁が行われる。

以下に、全周着磁と分割着磁とを含む一連の着磁工程について説明する。図８は、着磁工程における詳細な手順を示すフローチャートである。

各磁石１５の着磁に際し、まずは磁石１５が未着磁の状態である回転子１０を着磁装置２０に組み付ける（ステップＳ１１）。これにより、着磁前の各磁石１５が、円環状に並ぶ状態で着磁装置２０に組み付けられる。各磁石１５は、前述したように、磁化容易軸がすでに配向されている磁石である。その際、各磁石１５は、ｑ軸がスロット２２に対向するように配置される。ステップＳ１１が組み付け工程に相当する。

この組み付け工程では、着磁ヨーク２１に対する回転子キャリア１１の周方向位置が規制された状態で、各磁石１５が着磁装置２０に組み付けられるとよい。図９は、回転子キャリア１１の位置規制の具体的な構成を示す図である。図９（ａ）は、回転子１０及び着磁装置２０の横断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の９Ｂ－９Ｂ線断面図である。

図９（ａ），（ｂ）に示すように、着磁ヨーク２１は、回転子１０の磁石１５に対して回転子キャリア１１の反対側（径方向内側）に配置されており、その状態では、着磁ヨーク２１の軸方向端部と回転子キャリア１１の端板部１４とが対向している。また、着磁ヨーク２１には軸方向に延びるようにして柱状の係合部２５が設けられており、その係合部２５が、回転子キャリア１１の端板部１４に設けられた位置決め孔１４ａに挿通されることで、着磁ヨーク２１に対する回転子キャリア１１の周方向位置が規制されている。なお、係合部２５が位置規制部材に相当する。

次に、１段階目の着磁として、回転子１０の全周着磁を実施する（ステップＳ１２）。図１０（ａ）は、全周着磁を説明する図である。図１０（ａ）に示すように、全周着磁では、着磁装置２０の全ての着磁コイル２３に対する弱めの通電により弱めの着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての磁石１５に対して着磁を行う。ステップＳ１２が第１着磁工程に相当する。この全周着磁では、交流電源３１からの交流電力の出力に伴いコンデンサ３５が充電されるとともに、コンデンサ３５の放電により、全ての着磁コイル２３に対して同時期に通電が行われる。これにより、比較的弱い着磁磁界により全周着磁が行われる。このとき、磁石１５を飽和着磁させる飽和着磁磁界よりも弱い磁界で着磁が行われる。

その後、２段階目の着磁として、回転子１０の分割着磁を実施する（ステップＳ１３）。図１０（ｂ）は、分割着磁を説明する図である。図１０（ｂ）に示すように、分割着磁では、２磁極の磁極磁石１６Ａ，１６Ｂを１回当たりの着磁対象とし、２つの着磁コイル２３に対する強めの通電により強めの着磁磁界を生じさせて、各磁極磁石１６Ａ，１６Ｂの着磁を行う。また、円環状に並ぶ全ての磁石１５（磁極磁石１６）について、所定個数ずつの磁石１５に対して順番に着磁を行う。ステップＳ１３が第２着磁工程に相当する。

この場合、２磁極分の分割着磁が行われる都度、交流電源３１からの交流電力の出力に伴いコンデンサ３５が充電されるとともに、コンデンサ３５の放電により、２磁極分の磁石１５に対応する２つの着磁コイル２３に対して通電が行われる。これにより、比較的強い着磁磁界により分割着磁が行われる。このとき、飽和着磁磁界で着磁が行われる。なお、磁石１５を着磁率１００％で着磁させる磁界を飽和着磁磁界としている。

図１０（ｂ）に示す分割着磁では、比較的強い着磁磁界が形成されることに伴い漏れ磁束Ｆａが生じても、先の全周着磁で形成された各磁石１５の対抗磁束Ｆｂにより、漏れ磁束Ｆａによる影響が抑制される。この場合、例えばＳ極の磁極磁石１６Ａから周方向に最も近い同極の磁極磁石１６Ｃにおいて、漏れ磁束Ｆａによる表面磁束密度の低下が抑制される。つまり、漏れ磁束Ｆａの発生により問題となる箇所は、少なくとも周方向に１つ隣となる同極の磁石１５であり、その同極の磁石１５に対する漏れ磁束Ｆａの問題が解消される。これにより、各磁石１５において表面磁束密度のバラツキが抑制される。発明者によれば、表面磁束密度のバラつきが２５％以内に抑えられることが確認された。

また、２段階の着磁が完了した後、回転子１０を着磁装置２０から取り出す（ステップＳ１４）。これにより、一連の着磁工程が終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

回転子１０の磁石１５の着磁に際し、上記のとおり全周着磁と分割着磁とを実施することで、各磁石１５において表面磁束密度のバラツキが抑制される。その結果、回転子１０の各磁石１５を適正に着磁させることができる。また、各磁石１５における表面磁束密度のバラツキが抑制されることで、回転電機での高トルク出力が可能となるとともに、表面磁束密度のバラツキに起因する振動や騒音を抑制することができる。

全周着磁（第１着磁工程）では、飽和着磁磁界よりも弱い磁界で着磁を行い、分割着磁（第２着磁工程）では、飽和着磁磁界で着磁を行うようにした。これにより、各磁石１５を所望のとおり飽和着磁の状態にすることができる。

全周着磁では、着磁装置２０の全ての着磁コイル２３に対して電力供給部から電力を供給する第１状態にして、全ての磁石１５に対して着磁を行う一方、分割着磁では、一部の着磁コイル２３に対して電力供給部から電力を供給する第２状態にして、所定個数ずつの磁石１５に対して順番に着磁を行うようにした。この場合、電力供給部による各着磁コイル２３への電力の振り分けにより、全ての磁石１５に対する全周着磁と、その全周着磁よりも強磁界の分割着磁（所定個数ずつの磁石１５に対する着磁）とを適正に行わせることができる。

全ての磁石１５に対する全周着磁では、充電後のコンデンサ３５の放電により、全ての着磁コイル２３に対して同時期に通電を行う一方、所定個数ずつの磁石１５に対する分割着磁では、充電後のコンデンサ３５の放電により、都度の着磁対象（所定個数ずつの磁石１５）に対応する一部の着磁コイル２３に対して通電を行うようにした。これにより、分割着磁において、全周着磁よりも強磁界の着磁を好適に実施することができる。つまり、共通のコンデンサ３５を用いつつも、比較的多数の着磁コイル２３に対する低電力の通電と、比較的少数の着磁コイル２３に対する高電力の通電とを好適に実施することができる。そのため、全ての着磁コイル２３に対して高電力の通電を行う場合に比べて、コンデンサ容量を低くすることができ、着磁設備の簡素化が可能となる。

着磁ヨーク２１に対する回転子キャリア１１の周方向位置を、位置規制部材としての係合部２５により規制するようにしたため、着磁コイル２３に対して各磁石１５を適正位置に組み付けることができる。これにより、分割着磁を行う際において、全ての磁石１５のうち分割着磁の対象である磁石１５に対して適正に着磁を行わせることができる。

磁石１５の径方向の厚みである磁石厚さ寸法Ｄ１と、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２とが、Ｄ１＞Ｄ２×１／２である構成では、漏れ磁束Ｆａの影響が大きくなることが考えられる。例えば極数が多い又は高トルクの回転電機では、漏れ磁束Ｆａによる不都合の懸念が大きくなる。この点、上記のとおり全周着磁と分割着磁とを２段階で行うことにより、極数が多い又は高トルクの回転電機の回転子１０であっても好適なる着磁を実現することができる。

磁石１５において極異方性配向が行われている場合には、分割着磁を行う際において漏れ磁束Ｆａによる磁石磁束密度のバラツキの懸念が大きくなる。この点、上記のとおり全周着磁と分割着磁とを２段階で行うことにより、極異方性磁石を用いる回転子１０であっても好適なる着磁を実現することができる。

（変形例）
・上記実施形態では、分割着磁において、２磁極分の磁石１５を同時に着磁する構成としたが、これを変更し、分割着磁において、１磁極分の磁石１５を着磁する構成、又は３磁極分以上の磁石１５を同時に着磁する構成としてもよい。

・上記実施形態では、磁石ユニット１２において、少なくとも１磁極ごとに磁石１５が分割されている構成としたが、これを変更し、複数磁極ごとに１つの磁石を設ける構成や、円環状の１つの磁石を用いる構成であってもよい。また、磁石１５は、円弧状の磁石磁路が形成されるものに限られず、径方向に延びる直線状の磁石磁路が形成されるものであってもよい。

・上記各実施形態では、回転子１０として表面磁石型の回転子を用いたが、これに代えて、埋込磁石型の回転子を用いる構成としてもよい。

・上記各実施形態では、回転電機をアウタロータ構造のものとしたが、これを変更し、インナロータ構造の回転電機であってもよい。インナロータ構造の回転電機では、固定子が径方向外側に設けられ、回転子が径方向内側に設けられる。

・回転電機として、界磁子を回転子、電機子を固定子とする回転界磁形の回転電機に代えて、電機子を回転子、界磁子を固定子とする回転電機子形の回転電機を採用することも可能である。

この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上述の実施形態から抽出される技術思想を以下に記載する。
［構成１］
周方向に異なる磁極を形成する複数の磁石（１５）を有する界磁子（１０）の製造方法であって、
着磁前の前記複数の磁石を、円環状に並ぶ状態で着磁装置（２０）に組み付ける組み付け工程と、
前記着磁装置により着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての前記磁石に対して着磁を行う第１着磁工程と、
前記第１着磁工程の後に、前記着磁装置により前記第１着磁工程よりも強い着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての前記磁石のうち周方向の所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行う第２着磁工程と、
を有する、界磁子の製造方法。
［構成２］
前記第１着磁工程では、前記磁石を飽和着磁させる飽和着磁磁界よりも弱い磁界で着磁を行い、
前記第２着磁工程では、前記飽和着磁磁界で着磁を行う、構成１に記載の界磁子の製造方法。
［構成３］
前記着磁装置は、
前記界磁子に対して対向配置される着磁ヨーク（２１）と、
前記着磁ヨークにおいて前記界磁子の磁極ごとに設けられる複数の着磁コイル（２３）と、
前記複数の着磁コイルに対して電力を供給する電力供給部（３５）と、
前記複数の着磁コイルのうち全ての着磁コイルに対して、前記電力供給部から着磁磁界形成のための電力を供給する第１状態と、前記複数の着磁コイルのうち一部の着磁コイルに対して、前記電力供給部から着磁磁界形成のための電力を供給する第２状態とを切り替える切替部（４０）と、を有し、
前記第１着磁工程では、前記第１状態とし、全ての前記磁石に対して着磁を行い、
前記第２着磁工程では、前記第２状態とし、前記所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行う、構成１又は２に記載の界磁子の製造方法。
［構成４］
前記電力供給部は、前記複数の着磁コイルに対して着磁のための電力を供給するコンデンサ（３５）と、前記コンデンサに対する充電を行う充電部（３１～３４）とを有し、
前記第１着磁工程では、前記充電部により前記コンデンサを充電するとともに、当該コンデンサの放電により全ての前記着磁コイルに対して同時期に通電を行い、
前記第２着磁工程では、前記所定個数ずつの磁石に対する着磁ごとに、前記充電部により前記コンデンサを充電するとともに、当該コンデンサの放電により都度の着磁対象に対応する前記着磁コイルに対して通電を行う、構成３に記載の界磁子の製造方法。
［構成５］
前記界磁子は、前記複数の磁石と、それら各磁石を保持する円筒状の磁石保持部材（１１）とを有し、
前記組み付け工程では、前記着磁ヨークに対する前記磁石保持部材の周方向位置を位置規制部材（２５）により規制した状態で、前記複数の磁石を前記着磁装置に組み付ける、構成３又は４に記載の界磁子の製造方法。
［構成６］
前記磁石の径方向の厚みである磁石厚さ寸法Ｄ１と、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２とは、Ｄ１＞Ｄ２である、構成１～５のいずれか１つに記載の界磁子の製造方法。
［構成７］
前記磁石は、極異方性磁石である、構成１～６のいずれか１つに記載の界磁子の製造方法。

１０…回転子、１５…磁石、２０…着磁装置。

Claims (7)

1. 周方向に異なる磁極を形成する複数の磁石（１５）を有する界磁子（１０）の製造方法であって、
   着磁前の前記複数の磁石を、円環状に並ぶ状態で着磁装置（２０）に組み付ける組み付け工程と、
   前記着磁装置により着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての前記磁石に対して着磁を行う第１着磁工程と、
   前記第１着磁工程の後に、前記着磁装置により前記第１着磁工程よりも強い着磁磁界を生じさせ、その着磁磁界により、円環状に並ぶ全ての前記磁石のうち周方向の所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行う第２着磁工程と、
   を有する、界磁子の製造方法。
2. 前記第１着磁工程では、前記磁石を飽和着磁させる飽和着磁磁界よりも弱い磁界で着磁を行い、
   前記第２着磁工程では、前記飽和着磁磁界で着磁を行う、請求項１に記載の界磁子の製造方法。
3. 前記着磁装置は、
   前記界磁子に対して対向配置される着磁ヨーク（２１）と、
   前記着磁ヨークにおいて前記界磁子の磁極ごとに設けられる複数の着磁コイル（２３）と、
   前記複数の着磁コイルに対して電力を供給する電力供給部（３５）と、
   前記複数の着磁コイルのうち全ての着磁コイルに対して、前記電力供給部から着磁磁界形成のための電力を供給する第１状態と、前記複数の着磁コイルのうち一部の着磁コイルに対して、前記電力供給部から着磁磁界形成のための電力を供給する第２状態とを切り替える切替部（４０）と、を有し、
   前記第１着磁工程では、前記第１状態とし、全ての前記磁石に対して着磁を行い、
   前記第２着磁工程では、前記第２状態とし、前記所定個数ずつの磁石に対して順番に着磁を行う、請求項１又は２に記載の界磁子の製造方法。
4. 前記電力供給部は、前記複数の着磁コイルに対して着磁のための電力を供給するコンデンサ（３５）と、前記コンデンサに対する充電を行う充電部（３１～３４）とを有し、
   前記第１着磁工程では、前記充電部により前記コンデンサを充電するとともに、当該コンデンサの放電により全ての前記着磁コイルに対して同時期に通電を行い、
   前記第２着磁工程では、前記所定個数ずつの磁石に対する着磁ごとに、前記充電部により前記コンデンサを充電するとともに、当該コンデンサの放電により都度の着磁対象に対応する前記着磁コイルに対して通電を行う、請求項３に記載の界磁子の製造方法。
5. 前記界磁子は、前記複数の磁石と、それら各磁石を保持する円筒状の磁石保持部材（１１）とを有し、
   前記組み付け工程では、前記着磁ヨークに対する前記磁石保持部材の周方向位置を位置規制部材（２５）により規制した状態で、前記複数の磁石を前記着磁装置に組み付ける、請求項３に記載の界磁子の製造方法。
6. 前記磁石の径方向の厚みである磁石厚さ寸法Ｄ１と、１磁極の周方向の幅寸法Ｄ２とは、Ｄ１＞Ｄ２×１／２である、請求項１に記載の界磁子の製造方法。
7. 前記磁石は、極異方性磁石である、請求項１に記載の界磁子の製造方法。

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